一种新型高倍率超级电容器电极片及超级电容器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电容器技术领域，尤其是一种新型高倍率超级电容器电极片及超级电容器。
【背景技术】
[0002]超级电容器是一种性能介于传统电容器与电池之间的新型储能装置，它具有功率大、能量密度高、安全性能好及使用寿命长等优点，在移动电子设备、混合动力车辆和数字通信等领域具有巨大市场前景，因而近年来受到人们的广泛关注。市面上超级电容器的类型多为双电层超级电容器，其主要通过在电极材料与电解液界面处形成双电层来储存能量，即能量以电荷的形式存储在电极材料的表面。活性炭材料由于比表面积大，价格低等特点，广泛应用于超级电容器电极的制造中。
[0003]目前，电动汽车、电子设备等领域对大功率和大容量电源的需求越来越大，对于超级电容器性能的要求也越来越高。作为广泛使用的活性炭电极，受到其孔隙率的限制，存在电解液离子传输通道不足的问题，从而影响超级电容器的倍率性能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种新型高倍率超级电容器电极片及电容器。本发明通过在活性炭层表面制造规则网格结构来形成电解液储存渠道，保证电解液提供充足，具有良好的大电流充放电能力，倍率高。本发明制造成本低廉，操作简便，使用安全性高，适合批量生产应用。
[0005]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:一种新型高倍率超级电容器电极片，它包括集流体和活性炭层，所述活性炭层涂覆于集流体上表面，所述活性炭层上表面辊压有多个凹槽部及相对于凹槽部的凸起部，所述凹槽部与凸起部有序排列使活性炭层上表面整体呈现规则网格结构，且所述凹槽部底部面积占活性炭层上表面面积的60%至80%。
[0006]优选的，所述凹槽部与凸起部纵横交错排列，所述活性炭层上表面整体呈现向外延伸的“井”字型网格结构。
[0007]优选的，所述凹槽部呈现W型，所述凸起部呈现W型，多个所述凹槽部首尾依次连接形成凹槽排，多个所述凸起部首尾依次连接形成凸起排，所述凹槽排与所述凸起排间隔排列，所述活性炭层上表面整体呈现向外延伸的W型网格结构。
[0008]优选的，所述凹槽部中凹口的宽度为Ium至10um0
[0009]优选的，所述凹槽部中凹口的深度为Ium至lOOum。
[0010]本发明的有益效果是:
[0011]本发明通过在活性炭层表面制造规则网格结构来形成电解液储存渠道，保证电解液提供充足，具有良好的大电流充放电能力，倍率高。本发明制造成本低廉，操作简便，使用安全性高，适合批量生产应用。
【附图说明】
[0012]图1是本发明整体结构示意图；
[0013]图2是活性炭层上表面“井”字型网格结构示意图；
[0014]图3是活性炭层上表面W型结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]这里需要说明的是，所述方位词左、右、上、下均是以图1所示的视图为基准定义的，应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请所请求的保护范围。
[0016]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0017]如图1至图3所示，一种新型高倍率超级电容器电极片，它包括集流体I和活性炭层2，所述活性炭层2涂覆于集流体I上表面，所述活性炭层2上表面辊压有多个凹槽部2-1及相对于凹槽部2-1的凸起部2-2，所述凹槽部2-1与凸起部2-2有序排列使活性炭层2上表面整体呈现规则网格结构，且所述凹槽部2-1底部面积占活性炭层2上表面面积的60%至80%。
[0018]活性炭层2上表面的网格结构控制至微米级，凹槽部2-1存储电解液，形成电解液储存渠道，进而为活性物质表面的吸附、脱附提供足够的电解液离子，缩短离子的传输路径，使电容器电极在高面密度和强电流密度下仍能保持良好的高倍率性。集流体I可选用铝箔材质。活性炭层2选用超级电容活性炭材质。
[0019]如图2所示，在上述技术方案基础上，所述凹槽部2-1与凸起部2-2纵横交错排列，所述活性炭层2上表面整体呈现向外延伸的“井”字型网格结构。如此设置，满足实际使用需要。例如，采用叠片工艺制备软包装超级电容器过程中(2.7V/350F)。该软包装超级电容器主要包括外壳、电芯以及电解液。电芯部分是由正电极片、隔膜、负电极片层叠而成，隔膜位于正电极片与负电极片之间起隔离作用。正电极片与负电极片均包括集流体I和活性炭层2 ο制备主要实施步骤包括:将活性炭层2涂覆于集流体I上方，经过烘干处理后进行辊压工艺处理，进而在活性炭层2上表面形成“井”字型网格结构，经烘干、辊压和冲模后得到正电极片与负电极片，然后经叠片、极耳焊接、入壳、注液、壳体封装等工序制得软包装超级电容器(2.7V/350F)。活性炭层2上表面网格结构中凹槽部2-1的宽度控制为28um，深度为18um。其中棍压工艺可选用具有“井”字型网格结构的丝网在活性炭层2表面进行压制，亦可使用具有网纹表面的棍子进行棍压获得。
[0020]如图3所示，在上述技术方案基础上，所述凹槽部2-1呈现W型，所述凸起部2-2呈现W型，多个所述凹槽部2-1首尾依次连接形成凹槽排，多个所述凸起部2-2首尾依次连接形成凸起排，所述凹槽排与所述凸起排间隔排列，所述活性炭层2上表面整体呈现向外延伸的W型网格结构。如此设置，满足实际使用需要。
[0021 ]活性炭层2上表面网格结构亦可设置成圆形网格、蜂窝形网格、菱形网格。
[0022]在上述技术方案基础上，所述凹槽部2-1中凹口的宽度为Ium至lOOum。如此设置，满足实际使用需要。
[0023]在上述技术方案基础上，所述凹槽部2-1中凹口的深度为Ium至lOOum。如此设置，满足实际使用需要。
[0024]在上述技术方案基础上，一种超级电容器，所述超级电容器包括内置电解液的电容壳体，所述电容壳体上设置有正极电极片和负极电极片，所述正极电极片与负极电极片采用上述任意一项所述的电极片。
[0025]对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种新型高倍率超级电容器电极片，其特征在于:它包括集流体I和活性炭层2，所述活性炭层2涂覆于集流体I上表面，所述活性炭层2上表面辊压有多个凹槽部2-1及相对于凹槽部2-1的凸起部2-2，所述凹槽部2-1与凸起部2-2有序排列使活性炭层2上表面整体呈现规则网格结构，且所述凹槽部2-1底部面积占活性炭层2上表面面积的60%至80%。2.根据权利要求1所述的一种新型高倍率超级电容器电极片，其特征在于:所述凹槽部2-1与凸起部2-2纵横交错排列，所述活性炭层2上表面整体呈现向外延伸的“井”字型网格结构。3.根据权利要求1所述的一种新型高倍率超级电容器电极片，其特征在于:所述凹槽部2-1呈现W型，所述凸起部2-2呈现W型，多个所述凹槽部2-1首尾依次连接形成凹槽排，多个所述凸起部2-2首尾依次连接形成凸起排，所述凹槽排与所述凸起排间隔排列，所述活性炭层2上表面整体呈现向外延伸的W型网格结构。4.根据权利要求1或2或3所述的一种新型高倍率超级电容器电极片，其特征在于:所述凹槽部2-1中凹口的宽度为Ium至lOOum。5.根据权利要求1或2或3所述的一种新型高倍率超级电容器电极片，其特征在于:所述凹槽部2-1中凹口的深度为Ium至lOOum。6.—种超级电容器，所述超级电容器包括内置电解液的电容壳体，所述电容壳体上设置有正极电极片和负极电极片，其特征在于:所述正极电极片与负极电极片采用权利要求1至权利要求5中任意一项所述的电极片。
【专利摘要】本发明公开了一种新型高倍率超级电容器电极片及超级电容器，它涉及电容器技术领域。它包括集流体和活性炭层，所述活性炭层涂覆于集流体上表面，所述活性炭层上表面辊压有多个凹槽部及相对于凹槽部的凸起部，所述凹槽部与凸起部有序排列使活性炭层上表面整体呈现规则网格结构，且所述凹槽部底部面积占活性炭层上表面面积的60％至80％。本发明通过在活性炭层表面制造规则网格结构来形成电解液储存渠道，保证电解液提供充足，具有良好的大电流充放电能力，倍率高。本发明制造成本低廉，操作简便，使用安全性高，适合批量生产应用。
【IPC分类】H01G11/26
【公开号】CN105679550
【申请号】CN201610129189
【发明人】孙育灵, 罗文科, 唐凤芹, 卢威, 陈立桅, 高珊, 唐剑东, 符君, 舒畅, 裴何丁
【申请人】苏文电能科技有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月7日